660MW机组低负荷3台磨煤机运行可行性探讨.pdf

书书书!#年$月第%卷 第$期电&力&设&备()*+,-*.(/0-12)3+!4*+5!#67(8%978$#$%机组低负荷&台磨煤机运行可行性探讨陈建亮，王维海（华能德州电厂，山东省 德州市!#$!%）摘要：华能德州电厂为了实现机组的经济运行，提出了低负荷时&台磨煤机运行的方案。文章介绍了华能德州电厂制粉系统的配置和性能参数，对&台磨煤机运行的可行性作了试验分析，并从锅炉稳燃、低负荷运行存在的问题和经济性等方面进行了探讨。最后给出了&台磨煤机低负荷稳定运行的建议。关键词：节能；直吹式制粉系统；稳燃；发电厂中图分类号：()&*)+!随大容量机组大量陆续投产，运行经验的积累，大机组的运行稳定性逐渐提高，机组得以长周期安全连续运行。在此前提下，机组的节能工作越来越重要。节约厂用电是电厂节能的重点，磨煤机系统是辅机中的耗电大户，如何合理组织磨煤机的运行方式，对节约厂用电至关重要。$&制粉系统配置及性能参数$8$&制粉系统配置华能德州电厂+号锅炉是德国巴布考克公司设计生产的)#,-./亚临界、自然循环、!型背靠背布置、一次中间再热、单炉膛、前后墙错列对冲燃烧、烟气挡板调温，固态连续排渣燃煤汽包炉。制粉系统配备 台 0(12)#.+#型双进双出正压直吹式钢球磨煤机，3$40 工况下设计有+台磨煤机运行。5 台磨煤机对应 5 层燃烧器，前后墙各布置&层燃烧器，共 5)只燃烧器。燃烧器为错列对冲燃烧布置，每层燃烧器垂直间距为)6 5)+7。该机组最低不投油稳燃负荷为 2#$%，设计在该负荷下 2 台磨煤机运行。煤粉管道喷口截面积为#62#8 8 7)，二次风喷口喉口截面积56 25)8 7)。磨煤机系统如图 5所示。图 5!德州电厂磨煤机系统!#电#力#设#备第$卷 第%&期!#$磨煤机出力根据机组的实际运行情况，选取低负荷时 台磨运行的一个典型工况，在此基础上分析 台磨运行的可行性。机组负荷为&()，%&*&层磨煤机运行，入炉煤热值!+,-为!./0123/4，挥发分 15为%678。将&层磨煤机负荷按煤量平均分配到%&、.&、&层磨煤机，每台磨煤机平均出力见表%。该锅炉配备的磨煤机额定出力为%9/43:，在以上煤质情况下，台磨煤机运行时磨煤机的出力已达到额定出力，制粉系统已没有余量。所以若满足&()时 台磨煤机运行，必须保证入炉煤低位热值在!&/0123/4 以上，否则磨煤机出力将限制 台磨煤机运行的可能。表!$低负荷时磨煤机出力试验磨煤机煤量3/4:;%携带风量3/4:;%旁路风量3/4:;%总一次风量3/4:;%一次风速3 6$!%$锅炉稳燃性该炉型设计煤种为山西阳泉贫瘦煤，设计煤种特性见表.。表#$设计煤种特性项#目设 计 煤 种校 核 煤 种灰分#153 8.769&?.6!6&!水分$153 896!&?%6&6&挥发分 1A3 8%.6&%6!低位发热量3/012/4;%!&.9%76$&固定碳%3 8!96!7!.6可磨度&9!7#设计煤质属于难着火且燃烧稳定性较差的煤种。对应该煤种的一次风速应在%9*.&8，低位发热量!+,-在!.&*!&/0123/4，属于中挥发分贫瘦煤，所以对于实际燃烧煤种而言，该炉的一次风速可接近高限.&()，%&、.&、&层磨煤机运行，入炉煤灰分为.6.8，挥发分 15为%&6 98，低位发热量!+,-为!7&/0123/4。制粉和风烟系统参数见表。表%$制粉和风烟系统参数磨煤机煤量3/4:;%携带风量3/4:;%旁路风量3/4:;%总一次风量3/4:;%一次风速3%&6$.9#%76!&层%6%69769.6.%6.平均%!6.%6.%&6%.6%6 试验表明：台磨煤机最高可带&()，一次风压为 6!/B1，台磨煤机带&()运行从出力方面考虑不存在问题。根据试验数据从以下几个方面分析锅炉燃烧情况。#!$一次风温和二次风温机组负荷为&()时，台磨煤机运行时的二次风温和一次风温均比 台磨煤机运行有不同程度的降低，一次风温和二次风温均降低.&=左右。主要原因是第 台磨煤机停运后对应的一次风量和二次风量均降低，锅炉总风量减小了%&/43:，导致烟气量减小，致使风温降低。若燃烧煤质不变，一次风温能够满足粉管风粉混合物温度在%&*%9&=，试验期间，分离器出口温度在%!*%9!=，完全能够满足煤粉的着火要求。同时二次风温也能够满足&*&=的标准要求。所以从风温角度考虑，煤粉着火不存在问题。讨论与建议陈建亮等：!#$机组低负荷%台磨煤机运行可行性探讨&!#一次风速和二次风速根据以上参数计算%台磨煤机运行时最高一次风速为()*&+,-，最小一次风速为(!*.+,-，能够满足(!/0+,-的要求，不存在一次风速过高的问题。由于%台磨煤机运行，停运的第 1 台磨煤机的二次风量相应减少，同时为保证低负荷时稳燃，氧量降低*&2 运行，运行氧量为 1*32，避免大量冷风进入炉膛，造成燃烧不稳。由于以上因素的影响导致%台磨煤机运行时的二次风量比 1 台磨煤机运行的总风量减少约(45,-，每层的二次风量均有所减少。停运(台磨煤机运行时二次风量和风速变化见表 1。表$#停运%台磨煤机运行时二次风量和风速变化二次风(层0 层%层1 层风量,45-6(风速,+-6(风量,45-6(风速,+-6(风量,45-6(风速,+-6(风量,45-6(风速,+-6(1 台磨煤机运行!10(*(.(0%*1!0(7 3!300*1%台磨煤机运行&%(&*(!&(3*&!(.*(停运对应于该炉型的设计煤种和实际入炉煤的挥发分情况，二次风速应控制在 0/0&+,-，根据风速要求，层二次风量要达到.45,-，从试验情况看，二次风量偏低，二次风速低于下限 0+,-。!&#运行磨煤火检强度在试验期间，每隔(8 对运行磨煤机的火检强度进行了记录，从记录结果显示，%台磨煤机与1 台磨运行时的火检强度没有发生明显地降低，并且随着%台磨煤机运行时间的增加也没有发生强度降低的现象。&#&台磨煤机运行存在的问题及解决办法&%#二次风温和二次风速从以上试验数据显示，二次风温已接近标准值的低限%9，同时二次风速也低于标准值。为解决以上问题，可以适当增加运行磨层的二次风量，一是为了提高二次风速，二是通过烟气量的增加进一步提高二次风温，但是必须控制机组氧量不大于&*&2，防止低负荷大风量造成锅炉灭火。&!#汽温从%台磨煤机运行期间收集的数据看，主汽温可以满足&1(9的要求。但是由于总风量的减少，造成处于对流区域的再热器受热面的换热系数减小，再热汽温偏低，只能够维持在&%9 左右。随风量的增加，再热汽温会继续升高。&#磨煤机跳闸从试验数据看，机组低负荷%台磨运行，最主要的问题不是在燃烧稳定性方面，而是在低负荷工况下发生磨煤机跳闸事故，以及跳闸后引起的连锁反应是否会造成全炉膛灭火问题。（(）磨煤机跳闸保护。磨煤机跳闸的保护主要有电气保护。磨煤机大瓦温度大于)&9、磨煤机油站油流量低于 0&:,+;以上（火检频率低于(&=，延时1-，煤火检消失信号发出），强度无大幅减少现象。：%：(0 时，0 层磨煤机入口关断挡板全关，0层燃烧器彻底无煤粉。：%：&1 时，%(油枪着火，距离 0 层磨煤机跳闸后(1-。：%(：时，(油枪着火，距离 0 层磨煤机跳闸后 0+;。：%(：!时，%(油枪跳闸，手动重新投入。：%0：(0 时，%0 油枪着火。：%0：13 时，%(油枪着火。：%0：&1 时，%0 油枪跳闸，继续手动投入。：%.：(0 时，%(油枪灭火，继续手动投入。：%)：%!时，%0 油枪着火。!#电#力#设#备第$卷 第%&期在以上时间内%、(油枪 次跳闸，次继续投入，(&层油枪投不上。%&层磨煤机%、%(和%油枪运行。&：)(：)(时，机组负荷(%*+，%、(油枪同时跳闸，&层磨煤机煤火检闪动，&层磨煤机跳闸。维持%&层油枪和%&层磨煤机运行，逐渐降低负荷，按正常停机步骤停机。通过磨煤机跳闸试验暴露出油枪动作可靠性低的实际问题，同时显示在 台磨煤机运行时%台磨煤机跳闸，如果油枪动作可靠、着火迅速，那么导致锅炉*,-的几率较低。该厂的油枪布置于燃烧器中心，每只燃烧器对应%只油枪，油枪布置如图(所示。图(#油枪布置造成油枪投入时间长和频繁跳闸的主要原因是：在油枪投入或停运时会大幅动作磨煤机的旁路风挡板和燃烧器的中心风挡板，在磨煤机跳闸如此大的燃烧扰动下，燃烧已极其不稳定，此时再对燃烧器的配风进行大幅调整会直接影响燃烧器出口的火炬形状，会造成对应燃烧器煤或油火检的丧失。在油枪动作时会相应动作对应燃烧器的中心风挡板，原设计在不同的运行方式下中心风挡板有%种对应方式，油枪动作时燃烧器中心风挡板开度见表!。表!油枪动作时燃烧器中心风挡板开度运行方式无煤点油有煤点油有油点煤无油点煤有煤吹扫无煤吹扫油煤混燃纯油运行纯煤运行冷却方式开度&.)&.(&.%(.%!.!&.%!.$&.%!.%&.从以上挡板开度显示，在正常运行时锅炉为纯煤运行，中心风挡板开度为%!.，当事故情况下需要投油时属于无煤点油或有煤点油，挡板开度要开至&.或)&.；若油枪点燃后属于油煤混燃或纯油运行时，开度要变化为%!.或$&.；若油枪无法点燃停止吹扫期间时，中心风挡板开度要变为%!.或!&.。从油枪投入的整个过程看中心风挡板的变化相当频繁，在事故情况下煤粉火炬中心的风量大幅变化，造成火焰形状发生变化，导致煤火检丢失，甚至是真正的燃烧器灭火。这是油枪频繁跳闸，同时也是&层磨煤机火检丢失跳闸的主要原因。针对以上实际情况，对油枪的逻辑进行了精简，将动作中心风和旁路风的逻辑删除，缩短了不必要的等待时间。修改后进行试验，油枪着火良好，并且从油枪步序开始到油枪着火只需要(&/的时间，修改前从开始到着火约需要(012 的时间，并且修改后动作可靠，着火及时，达到了预期的目的。#$台磨煤机运行的经济性评价机组低负荷时停运第)台磨煤机 台磨运行，大幅降低厂用电的消耗。单台磨煤机运行功率为%&3+，每天以晚间低负荷运行$4 计，每年排除计停和其他原因造成无法实现 台磨煤机运行以(个月时间计算，那么每年节省厂用电为($万 3+4。按电量&5!元 3+4 计算，每年节省费用为 6$5&!万元。同时由于第)台磨煤机运行时间减少，每年减少总小时数为(%&4，根据日常磨煤机每$天加%5!7钢球，轧制球按&5 万元8 7 计算，磨煤机少消耗钢球为%95$!7，每年因少消耗钢球节省费用为%5 9%万元。由于 台磨煤机运行存在磨煤机跳闸后锅炉*,-的危险，估算%次锅炉*,-经济损失如下（水耗和风机电耗忽略不计）：热态开机用油!&7，费用为讨论与建议陈建亮等：!#$机组低负荷%台磨煤机运行可行性探讨&(%万元。以热态)*内恢复计算，由于%台磨运行时机组肯定为低负荷阶段，少发电量+万,$*，损失收入为)+-.万元。根据以上经济估算，如果全年低负荷时保持%台磨煤机运行，能够节省总费用约/+-+!万元，但发生/次锅炉#01，损失约&+-.万元。所以，如果不考虑其他影响，单纯考虑经济性，在磨煤机运行稳定的前提下，%台磨运行的节能效果显著。但是如果锅炉燃烧不好，煤质不稳定，导致磨煤机频繁跳闸，那么从经济性和安全性上考虑，%台磨运行将不可行。!结论对于配备直吹式制粉系统的大机组而言，在低负荷阶段维持最少的磨煤机运行，节能效果明显，但是每个电厂都有自身的实际情况，如：煤质问题、制粉系统稳定性问题等。华能德州电厂实行低负荷时%台磨煤机运行必须保证以下几个方面问题得以切实解决：（/）保证煤质稳定，完善掺配煤措施。（)）制粉系统运行稳定，不存在热工保护误动和磨煤机频繁跳闸的可能，否则/次误动就可能扩大致锅炉灭火，得不偿失。（%）保证油枪良好，投入及时，着火迅速，最好具备油枪层投功能。（.）制定切实可行的运行措施，从风量、煤量、风温、汽温等方面加以控制，指导运行操作。#参考文献/(中国动力工程学会主编-火力发电设备技术手册（第一卷-锅炉）-北京：中国机械工业出版社，)%-)(李兆吉-锅炉运行值班员-北京：中国电力出版社，)/-收稿日期：)!)作者简介：陈建亮（/2%），男，工程师，从事火力发电厂锅炉运行技术管理工作；王维海（/2!&），男，发电处技术主管，从事火电发电厂运行技术管理工作。（责任编辑(张晓燕）$%&()(*(+,-+./,01 2.+(34 5 60&*2.*7%8(9%8(3+0:;%8&+(03/.8(34 0=?A3(+!#$%&()&(*，+,$-+.&/&01(.(*2.3/41 546.7 5)(892.3/41:;，!/&(?B)+8&C+：47 7.)&3&(*8/.A4(4B&A 4C.78&4(4D*.(.78&(*1(&891(.(*2.3/41 C46.7 C)(8 C18 D4767E 8/.FA/.B.4D C188&(*A4)C1)G.7&3.7F&(84 4C.78&4(E17&(*)46)4EH I/.CC.7 J7&.D.E 8/.)4A8&4(E C.7D47B(A.C7B.8.7F 4D A4)C()G.7&3&(*FKF8.B&(1(.(*2.3/41 C46.7 C)(89A4(E1A8.E 8/.8.F8&(*F(E()KF&F 4D D.F&J&)&8K 4D C188&(*A4)C1)G.7&3.7F&(84 4C.78&4(9(E A77&.E 4188/.CC74A/.F D74B 8/.L&F8&(*C74J).BF&(J4&).7 F8.EK A4BJ1F8&4(E)46)4E 4C.78&4(F 6.)F 8/.A4(4B&AF.8AHFC.A8FH&()K 8/.CC.7 7&F.E 8/.C74C4F)F 4(8/.)46)4E F8.EK 4C.78&4(4D A4)C1)G.7&3.7FH!#$%&(：!.(.7*K FG&(*ME&7.A8D&7&(*C1)G.7&3&(*FKF8.BMF8.EKF88.A4BJ1F8&4(综合信息我国首台)*+,-空空冷却双馈风力发电机投运(由我国自主研发且功率最大的低温风电机组近日在四川德阳成功生产，该机组功率为/-&#$，在零下.&3的状态下能连续工作)年。该机组/-&#$低温电机由中国北车集团永济电机厂提供，现在已经投入使用，其产品技术达到了国际同行业先进水平，拥有独立自主知识产权三项专利。早在)!年!月份在北京隆重举行的第三届亚洲风能大会暨国际风能设备展览会上，中国北车集团永济电机厂的/-&#$电机就倍受国内外同行关注。并于 月向四川德阳东方汽轮机提供首台/-&#$空空冷却双馈风力发电机，现已为其生产制造了/余台该型电机，今后还将陆续提供该电机。永济电机厂从)年开始进入风电市场，以起步早、技术水平高、质量稳定可靠赢得了中国市场的青睐，先后开发出!、&、+、/,$笼型和/-&#$风电产品，)&年国内市场的占有量达+4 以上。据悉，)!年永济电机厂风电产品年产将超过&台，)年力争达到/台，电机从笼型向双馈，再向直驱过渡，从单一电机品种向系统集成过渡，风电产品将成为工厂一个新的支柱产品，全面提升工厂的核心竞争能力，实现做全、做精、做强的目标。